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低空飞行服务站
专利导航分析报告(上)
近年来,党中央、国务院高度重视低空经济发展,在宏观层面和顶层设计上不断作出战略部署。我国的低空经济产业发展阶段大致可分为概念提出阶段、探索阶段和快速发展阶段。
概念提出阶段(2009-2010):2009年12月,在"中国通用航空发展研究"课题一次研讨会上,中国民航大学李卫民副教授首次提出“低空经济”这一概念术语;2010年8月发布的《关于深化我国低空空域管理改革的意见》,拉开了低空空域管理改革的序幕。探索阶段(2011-2020):在此阶段,陆续出台了一系列低空经济管理规定和建设方案,并且在2015年开始有创业公司进入,但受制于空余管制,发展力度较弱。2014年《低空空域使用管理规定(试行)》将低空空域分为管制空域监视空域和报告空域,其中涉及监视、报告空域的飞行计划,企业需向空军和民航局报备;2016年发布的《关于促进通用航空业发展的指导意见》提出到2020年,建成50个以上通用机场,基本实现地级以上城市拥有通用机场或兼质通用航空服务的运输机场,通用航空业经济规模超过1万亿元,初步形成安全、有序、协调的发展格局;2018年《低空飞行服务保障体系建设总体方案》,规划建设国家、区域和飞行服务站三级服务保障体系。2019年5月《促进民用无人驾驶航空发展的指导意见(征求意见稿)》提出“促进无人驾驶航空健康发展,提升民用无人驾驶航空管理与服务质量。以低空、隔离运行为起点,逐步积累实践经验和运行数据,不断提高面向国家、行业、社会及大众的航空服务能力”。
快速发展阶段(2021年至今):2021年2月,中共中央、国务院印发《国家综合立体交通网规划纲要》,首次将低空经济纳入了发展规划。2021年《"十四五"民用航空发展规划》提出构建运输航空和通用航空一体两翼、覆盖广泛、多元高效的航空服务体系;2023年12月召开的中央经济工作会议,明确提出要打造生物制造、商业航天、低空经济等若干战略性新兴产业;2024年1月1日,国务院实施《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》,进一步规范了低空经济无人机产业发展;2024年2月23日,中央财经委员会第四次会议围绕降低全社会物流成本,强调鼓励发展与平台经济、低空经济、无人驾驶等结合的物流新模式;2024年3月5日,国务院总理李强作政府工作报告时提出“积极打造生物制造、商业航天、低空经济等新增长引擎”,这也是低空经济首次写入政府工作报告。低空经济政策逐步完善,产业地位逐步提升。
什么是低空经济?
图1:低空经济概念图
根据国务院、中央军委发布的《关于深化我国低空空域管理改革的意见》,“低空”指距正下方地平面垂直距离在1000米以下,根据不同地区特点和实际需要可延伸至4000米的空域。低空经济是指依托于低空空域,以民用有人驾驶和无人驾驶航空器为主,以载人、载货及其他作业等多场景低空飞行活动为牵引,辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态。
低空经济作为战略性新兴产业,其科技含量高、创新要素集中,具有产业链条长、应用场景复杂、使用主体多元、涉及部门和领域多等特点,既包括传统通用航空业态,又融合了以无人机为支撑的低空生产服务方式,通过信息化、数字化管理技术赋能,与更多经济社会活动相融合,形成了一种容纳并推动多领域协调发展的极具活力和创造力的综合经济形态。
低空飞行服务系统的建设
低空经济是全球竞逐的战略新兴产业,是培育和发展新质生产力的重要方向。随着我国低空产业的快速发展,低空飞行服务站系统在通用航空领域的作用日益凸显。低空飞行服务站系统(Low Alitude Hight ServiceSystem,简称LAFSS)是一种用于低空飞行服务的自动化综合系统,主要由国家信息管理系统、区域信息处理系统和飞行服务站系统三部分组成。这种系统的设计与实现,是为了提高低空空域的使用效率,保障通用航空飞行活动的安全,满足飞行计划服务、航空情报服务、航空气象服务、告警和协助救援服务等多方面的需求。
图2:低空飞行服务系统架构
随着我国低空空域管理改革试点工作的推进和通航产业的蓬勃发展,通航飞行服务站建设得到重视和发展。2010年,国务院、中央军委下发了《关于深化我国低空空域管理改革的意见》,民航局贯彻落实意见要求,制定《通用航空飞行服务站系统建设和管理指导意见(试行)》,对飞行服务站的基本功能、系统配置和服务提供就提出相应的管理要求,并组织民航相关院校组织开展了对飞行服务站专业人员的培训,为低空飞行服务体系建设创造了法规和人员条件。2018年国家空管委批准在四川进行低空空域综合管理改革试点,形成以地方政府为主导、军地民三方共同参与的低空管理模式。2018年9月民航局制定《低空飞行服务保障体系建设总体方案》,明确飞行服务体系由全国低空飞行服务国家信息管理系统、区域低空飞行服务区域信息处理系统和飞行服务站三部分构成。随着一系列政策举措推进实施,我国低空飞行服务保障体系基本成型。截至2023年底,全国建成通用机场449个,完成国家信息管理系统、7个区域信息处理系统和32个飞行服务站建设,上线民用无人驾驶航空器综合管理平台,实现低空飞行监管、服务全盖,低空飞行服务保障体系的不断完善,我国低空经济蓬勃发展。2023年,通航作业飞行136万小时,近3年年均增速超过12%;无人机飞行2311万小时,同比增长11.8%。根据工信部下属赛迪研究院的最新数据显示,2023年中国低空经济规模已经达到5059.5亿元,同比增速33.8%。预计2026年,中国低空经济市场规模将进一步扩大,将突破万亿元大关,2023-2026年复合年增长率将达到30%(图3所示)。
图3:低空经济市场规模预期
国内外飞行服务站发展情况
飞行服务站(FSS,Flight Service Station)这一设施和概念源于通航发达的美国,美国的飞行服务站建设由来已久,源起于1920年航空邮件站点,历经近100年的发展,随着技术的更新和使用,站点从最初的全美200多个,发展到现在的3个枢纽站和2个卫星站。下图4的飞行服务站建于1953年,其突出标志是高约55英尺(约16.8米)的信标塔。该站曾服务于格兰特—米兰机场,现已作为历史建筑由当地博物馆管理。在美国飞行服务站作为通航飞行服务保障的基础单位,主要为美国本土通航飞行提供飞行服务,服务内容包括三大块,飞行前服务、飞行中服务和飞行数据。飞行前服务主要包括申报飞行计划,飞行天气简报,空中交通信息提供,包括向美国海关通报飞行员申报的飞机入境申请。飞行中服务主要包括启动、取消、变更飞行计划,为民用和军事飞行器提供位置报告和变更目的地服务,将森林火灾信息传递给美国林业局,空中监视VHF和UHF频率,VOR和应急频率。在边境上的站点,负责识别进入美国国境的航空器信息,派发应答码。FAA的各类出版物上均印刷有美国FSS无线电频率,包括机场设施目录(AFD)、目视区域航图、仪表低空和高空航路图。飞行数据服务一般在需要仪表飞行间隔时提供,飞行服务团队主要负责协调空管、海关和国土安全部、火警、军事航管部门、机场和执法机关等。早期的飞行服务站是由美国联邦航空管理局(FAA)统一建设、运行和维护的。后期由于维护成本过高,加之技术手段的进步,经过私有化改造,逐步由人工服务向自动化服务发展,目前形成了三级服务体系,即枢纽服务中心—区域服务中心—无人值守飞行服务站(也称远程通信站)。仅在对于飞行安全至关重要的地区,设置人工值守服务站。现阶段美国的低空飞行服务保障体系已经实现了扁平化、网络化,实体服务站已经越来越少。这种模式的形成与美国空域完全放开、通用航空充分发展、低空飞行服务信息极大丰富分不开的。
图4:美国早期的飞行服务站
除美国以外,加拿大也在使用相似的飞行服务站。飞行服务站使用初期同美国一样,也是由国家相关部门负责管理飞行服务站并向通用航空用户提供服务,目前逐渐由国家部门过度至私营性质的专业企业,使得飞行服务站从技术到服务都更加现代和专业。加拿大飞行信息服务体系主要由以下三级构成:大型集中式飞行信息中心飞行服务站和远程通信站点,三级服务机构各自分工、协同工作。大型集中式飞行信息中心也主要承担保存航空文件、储存飞行计划、接受机上报警、飞行计划的关闭以及解释天气简报等任务。而飞行服务站可以提供机场报告、车辆控制、气象观测、情报共享,当地天气信息、机场远程咨询等服务,由于在飞行服务站工作的电台和人员有限,因此飞行服务站不再负责飞行计划服务,而是适时将飞机出发及到达的信息发送给飞行信息中心。此外,远程通信站点主要负责提供气象、情报简报、飞行计划提交与关闭申请等基础服务工作。加拿大在全国范围内共设置多个远程通信站点方便航空用户。三级机构之间形成了既是从属又具有协同的服务网,职责分配明确、体系规划完整。
与通用航空发达的国家相比,我国通用航空发展相对落后,还处于初始阶段,目前我国低空飞行服务站的数量仍然较少。据不完全统计,截至目前,美国约有180个飞行服务站和58个自动飞行服务站,而我国目前在建或者已建成的飞行服务站相对较少。虽然近年来我国通用航空得到了快速发展,但低空飞行服务站的建设仍然滞后于通用航空的发展速度。
随着我国低空产业的快速发展,低空飞行服务站系统在通用航空领域的作用日益凸显。然而,目前我国的低空飞行服务站系统仍处于初步建设阶段,尚存在诸多问题和挑战。由于我国空域结构复杂、管理主体多,同一省份空域可能涉及多个管理单位,飞行计划审批往往需要跨单位申报,流程繁琐、周期长,直接影响飞行组织与实施。2018年9月民航局制定《低空飞行服务保障体系建设总体方案》,明确全国低空飞行服务保障体系由1个国家信息管理系统、7个区域信息处理系统以及一批飞行服务站组成。我国飞行服务系统架构中的第三级系统飞行服务站的建立,正是基于实现提供飞行计划申请“一站式”服务的目标。从性质上看,飞行服务站的管理兼备社会化和行业化两种性质。一方面,飞行服务站实行社会管化管理,由地方政府来规划、推进和补贴,既可以单独设立,也可以依托现行运输机场空管单位或通航机场设立。另一方面,在行业管理上,飞行服务站参照空管单位实施管理,纳入民航空管行业管理体系和运行体系,由民航地区管理局会同省级人民政府主管部门对设立实施备案管理,并由民航地区管理局对运行实施符合性检查。从服务范围和功能上看,飞行服务站分为A类飞行服务站和B类飞行服务站。对于服务功能较全、服务范围较大的A类飞行服务站,每个省级行政区原则上设立1~3个,对于B类飞行服务站的设立不设数量限制。飞行服务站均可以在飞行前、飞行中和飞行后提供相应的服务,均具备飞行计划服务、航空情报服务、航空气象服务、告警和协助救援服务等功能,向服务范围内的通用航空飞行活动提供服务,定期向区域信息处理系统提供飞行计划及实施情况相关信息。其中,A类飞行服务站还可以提供监视服务。
飞行服务站是低空飞行服务保障体系的重要节点,是服务低空空域用户的窗口和平台。飞行服务站的设立,建立和理顺了通航用户和军民航管制单位间的沟通渠道,明确了一个地区范围内不同空域的申请条件和渠道,并通过服务站向社会公布。通航用户通过飞行服务站即可提交相关材料,这种一站式服务的模式极大简化通航用户飞行飞行计划审批程序和时间,提高了运行效率。同时飞行服务站对于及时了解、汇总通航用户的空域需求具有重要的作用,军民航空域管理部门通过服务站可以有效建立起空域需求的收集反馈渠道,从而分区域的推动低空空域的划设和使用,使低空空域划设更加符合通航发展需求,也为深入推进低空空域管理改革创造条件。目前在我国经济发展快速、通航用户活跃的部分地区,如珠海三灶、深圳南头、沈阳法库和海南东方等飞行服务站,飞行计划申请从前一天15时前提出,改为起飞前4小时提出即可。
根据《民航行业发展统计公报》数据,中国在册管理的通用机场数量从2018年的202个增长至2022年的399个,年复合增长率达18.55%,2022年同比增长7.84%(图5所示)。2022年底,通用航空在册航空器总数达到3186架,其中,教学训练用飞机1157架,非教学训练用2029架。2013-2022年的十年间总航空器复合增速8.6%,其中非教学训练类航空器复合增速为6.2%(图6所示)。我国通航企业也在不断增加,但处于起步阶段的多。2022年我国获得通用航空经营许可证的通用航空企业数量达到661家,同比增长10.35%,2012年至2022年复合年均增长率达16.31%(图7所示)。
图5:中国在册管理通用机场数量及增速
图6:我国在册通用航空器数量及同比
图7:中国通用航空运营企业数量及增速
图8:中国通用航空飞行作业时间总量及增速
但大部分通航企业规模小,处于起步阶段,盈利能力较弱。根据《2022-2023 中国通用航空发展报告》,2022年我国通用航空飞行小时总量创历史新高。2022年中国通用航空飞行作业时间达到121.9万小时,2012年至2022年复合增速达8.96%(图8所示)。
综合以上数据不难看出,我国通航产业发展具备了规模基础。随着《总体方案》深入实施,到2030年,我国建成的飞行服务站预计将超100个。基本建成全面覆盖低空报告、监视空域和通用机场,在促进通航服务保障流程上,通过简化优化任务审批流程,让通用航空飞得更好;按需加密低空航线、扩大低空报告空域范围,促进通用机场实现网络化;提升飞行服务能力,持续推动低空空域改革;建成快捷、完善的搜寻援救网络,提升通用航空安全水平。各项功能完备、服务产品齐全的低空飞行服务保障体系将会大大促进新时代民航强国建设目标的实现。
低空飞行服务站的功能概述
2018年9月28日,中国民用航空局正式印发了《低空飞行服务保障体系建设总体方案》,明确指出低空飞行服务保障体系是由全国低空飞行服务国家信息管理系统(简称国家信息管理系统)、区域低空飞行服务区域信息处理系统(简称区域信息处理系统)和飞行服务站组成,并对飞行服务站分类及功能做了简要说明。《总体方案》指出飞行服务站是低空飞行服务保障体系的重要节点,是服务低空空域用户的窗口和平台。飞行服务站可以单独设立,也可以依托现行运输机场空管单位或通航机场设立,飞行服务站按照其服务范围和功能,分为A类飞行服务站和B类飞行服务站。B类飞行服务站应当具备飞行计划处理、航空情报服务、航空气象服务、告警和协助救援服务等功能,向服务范围内的通用航空飞行活动提供服务,定期向区域信息处理系统提供飞行计划及实施情况相关信息。A类飞行服务站还应当具备监视和飞行中服务等功能。低空飞行服务站系统的主要功能具体概括为以下几点:1.飞行计划服务:为用户提供飞行计划申请和报批的通道,受理并审核用户提交的飞行计划,同时将审核结果向相关部门备案。2.气象服务:为用户提供组织飞行所需的天气实况和预报等信息,包括观测本场或管辖范围内的气象数据制作、发布各类气象情报,接收、发布航空气象服务机构的数据,以及提供飞行前/中讲解等。3.低空飞行服务:为用户提供实时的管辖范围内的飞行器位置信息,并提供飞行器飞行轨迹的回放功能。4.用户管理:为不同的运营人提供账号登录系统,以便用户可以方便地查询和使用系统提供的服务。5.系统维护:负责系统的日常维护和故障处理,确保系统稳定运行。6.数据统计与报表:对系统运行数据进行统计和分析,生成相关报表,为用户提供决策依据。
图9:飞行服务站系统示意图
在实现低空飞行服务站系统时,需要充分考虑系统的安全性、可靠性和易用性。同时,应结合我国低空空域管理改革和通用机场布局规划的实际情况,合理布局飞行服务站,确保系统能够为用户提供及时、准确、可靠的飞行信息服务。
低空飞行服务站的建设意义
《总体方案》明确了飞行服务体系由全国低空飞行服务国家信息管理系统、区域低空飞行服务区域信息处理系统和飞行服务站三部分构成。飞行服务站则是三级服务体系的服务窗口和基础数据来源,主要负责为通用航空用户提供各类服务产品,收集飞行服务所需的基础数据。低空飞行服务站的设立具有以下几方面的作用和意义:
一、低空飞行服务站能够简化通用航空用户的飞行任务和飞行计、划审批程序。
由于我国空域结构复杂、管理主体多,同一省份空域可能涉及多个管理单位,飞行计划审批往往需要跨单位申报,流程繁琐、周期长,直接影响飞行组织与实施。而低空飞行服务站的设立,使飞行计划申报规范化、常态化,大大简化了通航用户飞行任务和飞行计划审批程序,减少了审批时间,提高了低空空域使用率。
二、低空飞行服务站能够推动通航市场的结构性改革。
随着飞行服务站的设立,通航飞行将面向所有类型的用户,包括个人用户。也就是说即便不通过通航公司,个人用户也可以实现自主飞行。在我国经济发展快速、通航用户活跃的部分地区,飞行服务站已经成为了服务低空空域用户的窗口和平台,对推动通航市场的结构性改革具有重要意义。
三、低空飞行服务站能够提高气象服务的效率。
通过低空飞行服务站,气象服务可以实现对本场或管辖范围内的气象数据的实时观测和发布,提高气象服务的效率。同时,服务站还可以接收、发布航空气象服务机构的数据,进一步丰富了气象服务的范围和内容。
四、低空飞行服务站能够提高低空空域的安全性。
“如果把现行空管体系比作‘空中交警’,那么提供低空交通服务的飞行服务站相当于‘协警’”。通过低空飞行服务站,空域用户可以实时了解空域内的气象、交通等信息,避免因信息不畅导致的飞行事故。同时,服务站还可以提供紧急救援和告警服务,提高低空空域的安全性。
低空飞行服务站系统的
多源异构数据融合技术的应用
目前我国的低空飞行服务保障体系已初具雏形,飞行服务站作为低空飞行服务保障体系的重要节点,低空飞行服务站系统在我国的通用航空发展中起着重要的作用,它不仅能够简化通用航空用户的飞行任务和飞行计划审批程序,推动通航市场的结构性改革,提高气象服务的效率,还能提高低空空域的安全性。中国民航局空管局通过探索通航服务技术平台,利用通航服务信息处理中心和飞行服务站连接空管单位和通航用户,建立空管信息共享和计划申报平台,初步具备了通航监视服务、飞行计划服务、航空情报服务、航空气象服务以及告警及协助救援等能力。目前我国的飞行服务站系统设计是基于“互联网 服务”模式,采用“区域信息中心 终端站”两级架构,飞行数据云存储,飞行服务云提供,系统基于服务化、网络化开发,可为有/无人机提供飞行服务保障。飞行服务站系统采用先进的工作流引擎,定制飞行计划在线申报、审批流程,实现简化、方便、快速的飞行计划申报过程。在飞行监视系统方面,采用综合飞行监视技术手段,运用ADS-B、北斗、GPRS等多种手段监视,采用多源数据融合算法和云计算手段分析监视数据生成飞行轨迹。总体来看,我国低空飞行服务站的建设虽然取得了一定的进展,但是飞行服务站没有完全实现将航路规划、空中避障、空域管理、交通管制等低空飞行要素高效贯通,逐步实现任务执行、资源配置、安全监管等“一站式”服务与监管。随着人工智能、大数据、云计算、区块链、5G通信等新技术的发展,将会越来越多地呈现融合应用的趋势。比如我们面对当前的疫情,采用的防范手段就应用了很多新技术,大数据分析、AI测温、云端实现信息共享等。所以很难用一个单一技术来帮助产业的发展,未来新技术的融合应用才能让各种智能化场景落地。政企户长期运营过程中,产生了各类数据,包括结构化数据,也包括大量非结构化数据。多源异构数据融合技术使得全域数据的融合应用是未来数字化转型的一个重要趋势,政企客户不仅要重视结构化数据的应用,在某些场景,非结构化数据的应用效果会更为突出,比如安全监管、应急指挥等领域,将非结构化数据加工成结构化数据,实现非结构化数据和结构化数据的融合应用,以及数据的统一管理、分析、展现。
飞行服务站是服务体系的服务窗口和基础数据来源,主要负责为通用航空用户提供各类服务产品,收集飞行服务所需的基础数据。飞行服务站基本服务功能包括航空情报的收集、上传及下发,飞行计划的审批、变更及存储,并能接收气象报告信息,提供飞行情报、告警及救援服务等。根据飞行服务站的设计结构,可将其分为几个子系统,
分别是:气象服务子系统、航行情报服务子系统、冲突探测子系统、飞行计划处理子系统、多源航迹融合子系统、监视指挥子系统和搜救子系统(如图10所示)。
图10:飞行服务站组成
飞行服务站服务功能的实现需要海量的数据支撑。目前飞行服务站数据链路网庞大,数据来源多复杂度高,当前数据链路中间节点多且复杂,其来源包含如下:第一类是直接的信息采集,包括传感器、物联网手段采集及手工录入的各类业务记录;第二类是通过集成各类管理系统来采集运行态势;第三类是通过收集的各类底层数据,基于数据分析来获得运行态势所需的各类指标;第四类是通过《民航航班运行数据共享交换协议》采集实时下发的共享数据应对灾备降级及恢复。例如北斗监视数据、无人机飞行动态数据、通用航空用户提交的飞行计划数据、气象观测信息数据等,数据形态结构也呈现多样化,既有数字、表格等结构化数据,也有文本、图片、声音、视频等非结构化及半结构化数据。如何科学、有效、全面地集成融合、统筹管理多种来源、各种类型的“硬数据”和“软数据”,挖掘有效信息,是化解多源异构大数据融合在理论和实践中的难题,也是目前我国低空飞行服务站系统实现“一站式”服务的需要攻克的技术要点。以上提到的多源异构数据融合是将来自于不同设备、传感器、系统或网络等多个数据源的数据进行整合、清洗、转换并综合分析处理的一种技术。这种数据融合的目的在于利用不同数据源的多角度信息来获取更全面、准确的数据,并提供更好的业务应用和服务。
检索需求描述
本项目以低空飞行服务站为研究对象,围绕研究的多源异构数据融合技术为主题,参考飞行服务站发展背景及环境、创新主体研发需求以及产业专家建议,围绕该技术及其重点领域布局的有关专利,利用HIMMPAT全球专利数据库专利检索引擎展开专利检索,重点研究专利申请趋势、专利技术分析以及识别主要竞争对手并分析其技术目标和战略、专利技术布局等,以揭示全球以及中国低空飞行服务站多源异构数据融合技术整体发展态势,从而分析出低空飞行服务站多源异构数据融合技术的研究热点和技术薄弱点,为未来研发方向提供科学合理的专利布局路径决策依据。
检索数据库及检索时间节点
采用HIMMPAT专利数据库进行全球公开专利检索,检索时间节点截止到2024年05月16日。
全球数据检索及结果
经过检索要素的确定、关键词的筛选和扩展、检索式的构建和修正以及对检索到的基础数据进行去噪后,共得到相关国内专利11313件,后续将对国内外专利情况进行分析,下面对检索过程及结果进行具体说明。
关键词:飞行服务站、"flight service station"、飞行服务、"Flight service"、通用航空、"general aviation"、低空飞行、"Low-altitude flight"、飞行器、Aircraft、无人机、drone、空中监视、"Aerial surveillance"、飞行监控、"Flight monitoring"、飞行数据处理、"Flight data processing"、气象情报、"Weather information"、飞行计划、"Flight Plan"、飞行管理、"Flight management"、空中交通、"Air traffic"、数据融合、"Data Fusion"、多源数据、"Multi-source data"、多源异构数据、"Multi-source heterogeneous data"。
IPC分类号为:G06F、G06Q、G06N、H04L、G06V、G06T、G01S、G01C、H04W
战略新兴产业分类号:A102、A506、A505、A104、A105
结合关键词、IPC分类号和战略新兴产业分类号整理产出检索式。采用关键词及分类号结合的方式进行检索,提高查准率,将检索结果进行申请号去重处理,去掉重复专利。根据检索结果浏览文摘进行筛选和验证;构建去噪要素。此外,还可以根据专利文献的背景技术或著录项目重新获得新的检索信息,也可以再次删除另一些关系不大的专利文献。
全球专利技术发展趋势分析
一、全球专利发展态势分析
图2.1 全球申请趋势
如图2.1所示,低空飞行领域多源异构数据融合融合技术发展趋势整体呈单峰波动曲线,全球总申请量为11313件。低空飞行领域多源异构数据融合技术从1984年开始申请第1件到2013年期间,申请量在100件以内,申请数量较少。在1984-1996年申请量更是寥寥数几,这一阶段为低空飞行领域多源异构数据融合技术的萌芽阶段,;2014-2019年,呈现出了跳跃性增长,2014年申请量突破百件,专利申请数量逐年成倍增长,2019年达到了峰值2230件,该阶段为技术成长期,主要得益于低空飞行技术的愈发成熟,各国制度监管越发规范化,创新主体对于低空飞行市场的价值有了新的认识,出现竞相投入的现象。2020年至今,虽然专利申请趋势有所下降,但是伴随5G时代的来临,以及无人机等产业的快速发展,当前全球低空经济能处于培育初期,蕴含巨大潜能,低空飞行领域多源异构数据融合技术将迎来技术成熟阶段。
二、全球专利技术产出区域分析
图2.2 全球专利来源地分析
全球专利区域分析可以分为来源地分析和目标地分析,来源地可以理解为技术由哪些国家/地区产出,也可以理解为权利由哪些国家/地区持有,通过了解不同国家或地区的专利技术拥有量,研判国家间或地区间的技术实力;而目标地是指该项专利申请意图在哪些国/地区获得专利权,专利布局地的专利申请数量主要表明了申请人将该国家/地区选为相关技术/产品目标市场的倾向性,从侧面反映出其市场容量和发展前景,同时也可能在一定程度上反映了特定国家/地区中同行竞争者的实力。从全球专利技术来源地申请量来看,美国排名第一,共有5696件专利,占全球总量的50.3%;中国排名第二,有3162件专利,占比28.0%;韩国以1005件排名第三,远低于美国和中国;日本为691件,排名第四;其次,欧洲专利局、德国、印度、法国、英国等均有一定量的专利产出。从全球专利公开局的申请量来看,美国仍旧排在第一位,有3594件专利,来源地5696件,说明美国不仅注重保护国内市场,还在国外进行了大量专利布局;我国仍是第二位,有2762件,与来源国3162件基本持平,说明我国专利技术对外布局较少,表明中国内地对本地市场保护力度强;世界知识产权局以2423件排在第三位,其次依次为欧洲专利局、日本、韩国、印度、德国等,专利申请量均在1000件以下。
图2.3 全球专利公开局分析
综上可见,各国/地区/组织都在积极地申请专利,并采取专利策略部署国内外市场。以中美两国为代表,中国内地注重本土市场保护,采取专利防守策略;美国注重国际市场的进攻,采取专利进攻策略,在专利策略上形成了鲜明的对比。
三、全球专利技术主题分析
图2.4 全球专利技术主题分析
以H04W无线通信网络(广播通信入H04H;使用无线链路来进行非选择性通信的通信系统,如无线扩展入H04M1/72)、G06F电数字数据处理(基于特定计算模型的计算机系统入G06N)、H04L数字信息的传输,例如电报通信(电报和电话通信的公用设备入H04M)等为代表的具体技术研究方向是各国共同关注的研究热点,也是发明创造活动最为活跃的技术领域,专利申请数量均在1000件以上。其他IPC主分类小类的释义也主要集中在数据传输和数据处理这两大方向,这缘于多源异构数据源的融合是数据管理领域的一项复杂任务,需要系统性的方法和技术。数据融合的首要前提是数据传输,数据的传输离不开通信、信息传输技术的发展,数据融合需要进行数据处理(Excel表格、SQL、数据库等结构化数据;XML、JSON等半结构化数据;文档、报表、图片和音频、视频等非结构化数据)为更深层次的数据分析和应用提供有力支持。
表2.1全球专利技术主题分析排名前10的专利技术小类释义表
四、全球专利申请人分析
图2.5 全球专利申请人分析
通过图2.5全球专利申请人排名前十名的统计结果可以看出,在低空飞行领域多源异构数据融合技术上美国研发实力最强,其次为日本。美国企业中,以高通拓展技术股份有限公司(专利量1804件)拔得头筹,高通作为全球领先的无线科技创新者,它的发明开启了移动互联时代,也是全球3G、4G技术研发的领先企业,目前业务开展已经拓展到智能手机、集成电路、物联网、大数据、软件、汽车等众多行业,上述业务的开展离不开多源异构数据融合的技术支撑和技术保障;AT&T知识产权公司一部有限合伙公司(专利量500件),AT&T公司是美国的一家电信公司,其专利技术研发重点主要集中在无线通信网络领域,在无线通信网络、数据交换网络、通信传输系统、图像通信、数字信息传输方面涉及到的多源数据融合技术也是研发的重点;此外强力物联网投资组合2016公司(256件)、英特尔(185件)等美国企业专利申请量也超过百件。日本企业中,株式会社LG新能源(专利量1266件)株式会社NTT都科摩(431件)、日本显示器西股份有限公司(166件)也都在积极进行低空飞行领域多源异构数据融合技术的研发,组建相应竞争力强的研发团队。
中国专利技术发展趋势分析
一、中国专利发展态势分析
图2.6 中国专利申请趋势分析
如图2.6所示,我国低空飞行领域多源异构数据融合技术发展趋势整体呈指数增长曲线,起步较晚,1999年开始申请第1件专利。1999-2009年这十年期间,专利申请数量均不超过10件;2010-2018年区间,得益于2009年“低空经济概念”首次提出,以及2020年发布的《关于深化我国低空空域管理改革的意见》拉开了低空空域改革的序幕,低空经济政策顶层设计的开放使得开展多源异构数据融合技术的组织机构也逐渐意识到低空领域的发展前景,2010年专利申请数量突破10件,到2018年稳步提升到首次突破100件;2019年至今,更是迎来了高速发展阶段,这得益于2018年《低空飞行服务保障体系建设总体方案》的提出以及后续一系列中央层面低空经济相关政策法规的不断完善,海量扶持政策应时而发,时下大火的物联网、5G、AI等技术也纷纷进驻低空经济领域,而“一站式”飞行服务站的实现离不开多源异构数据融合技术的发展,整体来看这与我国飞行服务站系统的发展趋势大致相同。按照目前的申请趋势,不久的将来我国的低空飞行领域多源异构数据融合技术即将迎来爆炸式增长,相关组织机构要时刻留意竞争对手的研发动向,把握黄金时代发展先机。
二、中国专利技术产出区域分析
图2.7 中国专利城市地域分析
从中国专利城市地域的申请量前三十名来看,前三名分别为北京、南京和深圳,申请量分别为609件、211件和197件,其次为上海、成都、西安、广州、武汉、杭州申请量均达到100件以上,重庆市、合肥市和沈阳市以58件、49件和30件分居于第十二、十四和第二十位,而我们熟知的低空经济发展潜力不错的自贡并未上榜,可能是该区域内缺乏专利保护意识薄弱,缺乏通过专利布局保护创新成果,提高竞争优势的概念。图2.7反映的我国低空飞行领域多源数据融合技术的地域分布情况与我国低空飞行服务站的建设地区发展不均衡情况大致相同。一些经济发达、通用航空发展较快的地区,如珠三角、长三角等,低空飞行服务站的建设相对较为完善,上述地区的专利申请量相对也较多。
三、中国专利技术主题分析
图2.8 中国专利技术构成分析
通过图2.8中国专利技术构成分析图和表2.2中国专利技术主题分析排名前10的专利技术小类释义表可以看出,排在前五位的IPC技术分支的分别为G06F电数字数据处理(基于特定计算模型的计算机系统入G06N)、G06Q专门适用于行政、商业、金融、管理或监督目的信息和通信技术[ICT];其他类目不包含的专门适用于行政、商业、金融,管理或监督目的的系统或方法、G06V图像或规频识别或理解、H04W无线通信网络(广播通信入H04H;使用无线链路来进行非选择性通信的通信系统,如无线扩展入H04M1/72)、G06T一般的图像数据处理或产生小类索引1.通用图像数据处理(G06T1/00)2.图像平面中的几何图像变换(G06T3/00)3.图像增强或复原(G06T5/00)4.图像分析(GO6T7/00)5.图像编码(G06T9/0)6.2D[二维]图像生成(G06T11/00)7.动画制作(G06T13/00)8.3D[三维]图像绘制(G06T15/00)9.3D计算机图形建模(G06T17/00)10.操纵用于计算机图形学的3D模型或图像(G06T19/00)[2006.01][2006.01],专利申请量都在200件以上。技术研发重点也主要聚焦在数据处理、数据传输、通信技术等方向,与全球技术研发方向大致相同。
表2.2 中国专利技术主题分析排名前10的专利技术小类释义表
四、中国申请人排名分析
图2.9 中国专利申请人分析
通过图2.9中国专利申请人排名前十名的统计结果可以看出,在低空飞行领域多源异构数据融合技术细分领域内,国内高校作为专利研发的重要力量,在前十排名中高校占七成,只有腾讯、国家电网、华为三家企业上榜,说明在该领域企业的研发力量比高校要薄弱,高校作为人才高地不得不被动地承担起该领域专利研发的重任。排在首位的是北京航空航天大学,专利申请数量56件,排在第十位的是武汉大学,专利数为10件,对标全球申请人排名靠前的美国高通公司、日本LG公司,中国在低空飞行领域多源异构数据融合技术方向的研发水平想要赶超美日国家还有很长的一段路要走。中国企业需加大对创新技术积极引进,强化产学研合作模式,提高自身在技术研发方面的不足,提高科技成果转化和产业化水平。